François Cluzet sera comédien. Il en est convaincu depuis qu'il a vu Jacques Brel, qu'il admire, dans L'Homme de la Manche (Arthur Hiller, 1972). Quittant le lycée à dix-sept ans pour suivre les cours d'art dramatique de Jean Périmony, il débute au théâtre en 1976 dans Pour cent briques t'as plus rien … de Didier Kaminka.
Diane Kurys remarque François Cluzet au théâtre et lui confie un rôle de " bon copain " dans Cocktail molotov (1979). Avec son air de jeune premier ou de gendre idéal, l'acteur se retrouve régulièrement dans le rôle de la bonne oreille ou du confident : Deux (1988) de Claude Zidi, Trop belle pour toi (1988) de Bertrand Blier, Force majeure de Pierre Jolivet. En 1982, il s'illustre dans L'été meurtrier de Jean Becker en interprétant Mickey, le frère de Pin-Pon, et dans Vive la sociale (1983) de Gérard Mordillat, en jeune aventurier ; deux rôles qui lui valent deux nominations aux Césars. Rarement seul dans les premiers rôles, il est souvent entouré d'une bande de copains, qu'ils soient sortis d'HEC dans Association de malfaiteurs (1986) de Claude Zidi, anciens socialistes déçus dans Etats d'âme (1986) de Jacques Fansten, ou encore jeunes paumés sans le sou et torturés dans Les Apprentis (1995) de Pierre Salvadori. Avec Claude Chabrol, François Cluzet apparaît sous un autre jour. Mari blessé de guerre et aigri dans Une affaire de femmes (1988), il se mue en monstre de jalousie dans L'Enfer (1993). Après Le Hussard sur le toit (1994) de Jean-Paul Rappeneau ou des films américains, French kiss (1994) de Lawrence Kasdan et Prêt-à-porter (1994) de Robert Altman, il revient dans une comédie de Claude Chabrol, Rien ne va plus (1996). En 1997, on le retrouve en écrivain torturé dans L'examen de minuit de Danièle Dubroux, ou de nouveau en bon copain dans Fin août, début septembre d'Olivier Assayas en 1998.
François Cluzet tourne régulièrement dans des seconds rôles, toutefois, certains films le mettent en haut de l'affiche. C'est le cas pour Ne le dis à personne (2005) de Guillaume Canet où il interprète un homme bouleversé par l'assassinat de sa femme par un serial killer. Ce rôle lui permettra d'obtenir le César du meilleur acteur en 2007. Dès lors, il tourne dans des rôles principaux de divers genres : un escroc dans A l'origine (Xavier Giannoli, 2007), un alcoolique en désintoxication dans Le Dernier pour la route (Philippe Godeau, 2008), un homme d'affaires dans Blanc comme neige (Christophe Blanc, 2009).
François Cluzet joue au théâtre dans de nombreuses pièces, notamment : Haute surveillance (1978), La Double inconstance (1980) ou encore Y'a pas que les chiens qui s'aiment (1990).
Il apparaît régulièrement à la télévision, interprétant divers rôles : La Forteresse assiégée (2006), Un mois à nous (2002), Le Goût des fraises (1998).
Courts métrages 1982 | Une histoire de trains | Richard Martin-Jordan |
| 1994 | 3000 scénarios contre un virus : L'Appel d'un ami | Jean Marboeuf |
| 1996 | Dialogue au sommet | Xavier Giannoli |
Longs métrages| 1979 | Cocktail molotov | Diane Kurys |
| 1980 | Cheval d'orgueil (Le) | Claude Chabrol |
| 1982 | Coup de foudre | Diane Kurys |
| 1982 | Eté meurtrier (L') | Jean Becker |
| 1982 | Fantômes du chapelier (Les) | Claude Chabrol |
| 1983 | Vive la sociale | Gérard Mordillat |
| 1984 | Enragés (Les) | Pierre-William Glenn |
| 1985 | Autour de minuit | Bertrand Tavernier |
| 1985 | Elsa, Elsa | Didier Haudepin |
| 1986 | Association de malfaiteurs | Claude Zidi |
| 1986 | États d'âme | Jacques Fansten |
| 1986 | Rue du Départ | Tony Gatlif |
| 1987 | Jaune revolver | Olivier Langlois |
| 1988 | Chocolat | Claire Denis |
| 1988 | Deux | Claude Zidi |
| 1988 | Force majeure | Pierre Jolivet |
| 1988 | Trop belle pour toi | Bertrand Blier |
| 1988 | Un tour de manège | Pierre Pradinas |
| 1988 | Une affaire de femmes | Claude Chabrol |
| 1989 | Révolution Française : Les années lumière (La) | Robert Enrico |
| 1989 | Révolution Française : Les années terribles (La) | Richard T. Heffron |
| 1991 | A demain | Didier Martiny |
| 1991 | Olivier Olivier | Agnieszka Holland |
| 1992 | Instinct de l'ange (L') | Richard Dembo |
| 1992 | Sexes faibles ! | Serge Meynard |
| 1993 | Enfer (L') | Claude Chabrol |
| 1994 | French Kiss | Lawrence Kasdan |
| 1994 | Hussard sur le toit (Le) | Jean-Paul Rappeneau |
| 1994 | Ready to Wear Prêt à porter | Robert Altman |
| 1994 | Vent du Wyoming (Le) | André Forcier |
| 1995 | Apprentis (Les) | Pierre Salvadori |
| 1995 | Enfants de salaud | Tonie Marshall |
| 1995 | Silence de Rak (Le) | Christophe Loizillon |
| 1996 | Déménagement (Le) | Olivier Doran |
| 1996 | Rien ne va plus | Claude Chabrol |
| 1997 | Examen de minuit (L') | Danièle Dubroux |
| 1997 | Voie est libre (La) | Stéphane Clavier |
| 1998 | Dolce farniente | Nae Caranfil |
| 1998 | Fin août, début septembre | Olivier Assayas |
| 2001 | Adversaire (L') | Nicole Garcia |
| 2002 | France boutique | Tonie Marshall |
| 2002 | Janis et John | Samuel Benchetrit, Tristan Meunier |
| 2002 | Mais qui a tué Pamela Rose ? | Éric Lartigau |
| 2002 | Quand je vois le soleil | Jacques Cortal |
| 2003 | Je suis un assassin | Thomas Vincent |
| 2004 | Cloche a sonné (La) | Bruno Herbulot |
| 2004 | Domaine perdu (Le) | Raoul Ruiz |
| 2005 | Ne le dis à personne | Guillaume Canet |
| 2005 | Quatre étoiles | Christian Vincent |
| 2006 | Détrompez-vous | Bruno Dega, Jeanne Le Guillou |
| 2006 | Ma place au soleil | Eric de Montalier |
| 2006 | Paris | Cédric Klapisch |
| 2006 | Vérité ou presque (La) | Sam Karmann |
| 2007 | A l'origine | Xavier Giannoli |
| 2007 | Liens du sang (Les) | Jacques Maillot |
| 2008 | Dernier pour la route (Le) | Philippe Godeau |
| 2009 | Blanc comme neige | Christophe Blanc |
| 2009 | Petits mouchoirs (Les) | Guillaume Canet |
| 2010 | Art d'aimer (L') | Emmanuel Mouret |
| 2010 | Intouchables | Eric Toledano, Olivier Nakache |
| 2010 | Mon père est femme de ménage | Saphia Azzeddine |
| 2010 | Un monstre à Paris | Bibo Bergeron |
| 2011 | Do Not Disturb | Yvan Attal |
| 2012 | 11.6 | Philippe Godeau |
| 2012 | En solitaire | Christophe Offenstein |
| 2013 | Une rencontre | Lisa Azuelos |
| 2014 | Un moment d'égarement | Jean-François Richet |
| 2015 | Mécanique de l'ombre (La) | Thomas Kruithof |
| 2015 | Médecin de campagne | Thomas Lilti |
| 2016 | Ecole buissonnière (L') | Nicolas Vanier |
| 2017 | Collier rouge (Le) | Jean Becker |
| 2017 | Normandie nue | Philippe Le Guay |
| 2018 | Nous finirons ensemble | Guillaume Canet |
| 2019 | Incredibile storia dell'Isola delle Rose (L') | Sydney Sibilia |
| 2019 | Poly | Nicolas Vanier |
| 2020 | Homme de la cave (L') | Philippe Le Guay |
| 2021 | Brigade (La) | Louis-Julien Petit |
| 2021 | Mascarade | Nicolas Bedos |